Khí tượng biển - Chương 2

BỨC XẠ TRONG KHÍ QUYỂN 2.1 Thành phần và cấu trúc khí quyển 2.1.1 Thành phần không khí Không khí là một hỗn hợp bao gồm nhiều chất khí, hơi nước và các tạp chất khác. Nếu không khí không chứa hơi nước và các tạp chất khác (tức là không khí khô sạch) thì thành phần chủ yếu của nó là: - Ni tơ (N2) chiếm 78% trọng lượng khí quyển, - ôxy (O2) chiếm 21% trọng lượng khí quyển, - Các bô nic (CO2) chiếm 0,03% trọng lượng khí quyển, - Ôzôn (O3) và nhiều chất khí...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khí tượng biển - Chương 2CHƯƠNG II BỨC XẠ TRONG KHÍ QUYỂN2.1 Thành phần và cấu trúc khí quyển 2.1.1 Thành phần không khí Không khí là một hỗn hợp bao gồm nhiều chất khí, hơi nước và các tạp chất khác.Nếu không khí không chứa hơi nước và các tạp chất khác (tức là không khí khô sạch)thì thành phần chủ yếu của nó là: - Ni tơ (N2) chiếm 78% trọng lượng khí quyển, - ôxy (O2) chiếm 21% trọng lượng khí quyển, - Các bô nic (CO2) chiếm 0,03% trọng lượng khí quyển, - Ôzôn (O3) và nhiều chất khí không đáng kể khác như: Heli, Acgon, Hydrô,Kriptôn v.v... Trong thực tế không khí không phải là hoàn toàn khô sạch, mà ngoài các chất khí kểtrên không khí còn có hơi nước và một số hạt lơ lửng ở trạng thái rắn hay lỏng gọi chunglà keo khí quyển. Hơi nước trong khí quyển có nguồn gốc từ bề mặt đệm và chỉ chiếmmột lượng khá nhỏ từ 0,01 ÷ 4% song nó đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các quátrình khí quyển và các quá trình tuần hoàn trong thiên nhiên. Chẳng hạn: hơi nước ảnhhưởng đến chế độ nhiệt của khí quyển, nó hấp thụ những tia bức xạ có bước sóng dài domặt đất phát ra biến thành nhiệt năng sưởi ấm không khí; các quá trình hơi nước ngưngkết, quá trình bốc hơi nước trong khí quyển cũng toả, thu nhiệt của không khí... Nhờ đómà chúng ta có thể giải thích được tại sao khi trời sắp mưa lại oi ả, nóng bức. Keo khí quyển đó là tập hợp của những hạt vật chất ở thể rắn hay lỏng lơ lửng trongkhí quyển như những hạt bụi, khói, các bào tử, các vi sinh vật, các hạt điện tử v.v...Nguồn gốc của keo khí quyển là do các hạt bụi vật chất từ vũ trụ và bề mặt đất xâm nhậpvào khí quyển. Keo khí quyển cũng có thể là các tinh thể muối ăn NaCl do sóng gió từcác đại dương mang vào không khí những hạt nước biển nhỏ li ti khi bốc hơi hết nước màtạo thành. ở một số nơi trên thế giới mây chứa một lượng NaCl khó lường như các đámmây trên biển Caxpiên chứa khoảng từ 5 đến 16 vạn tấn muối, miền hạ du sông Von galượng muối NaCl rơi theo mưa xấp xỉ 7 tấn/năm. Cũng cần nhấn mạnh rằng do quá trình hoạt động sống trên trái đất mà thành phầncủa khí quyển cũng thay đổi. Ngoài ra, các quan trắc và nghiên cứu cũng chứng tỏ rằngcác chất khí, nước và keo khí quyển đã kể trên tập trung hầu hết ở các lớp khí quyển dướithấp. 2.1.2 Cấu trúc khí quyển theo chiều thẳng đứng Do tính không đồng nhất theo chiều thẳng đứng của khí quyển, để nghiên cứu mộtcách đầy đủ người ta tiến hành phân tầng, phân lớp. Hiện nay đang tồn tại 4 cách phântầng khí quyển tương ứng với những nguyên tắc khác nhau: nguyên tắc phân tầng dựavào sự phân bố nhiệt độ theo chiều thẳng đứng; nguyên tắc phân tầng dựa vào thànhphần khí quyển; nguyên tắc phân tầng dựa vào sự tác động tương hỗ giữa khí quyển vàmặt đất và nguyên tắc phân tầng dựa vào sự ảnh hưởng của khí quyển tới sự làm việccủa các thiết bị, máy móc đặt trên máy bay, tên lửa. Sau đây là các nét chính của các cách phân tầng khí quyển đó. 1) Phân tầng khí quyển dựa vào sự phân bố nhiệt theo độ cao Dựa vào sự phân bố nhiệt độ không khí theo độ cao có thể phân khí quyển ra 5tầng và 4 lớp chuyển tiếp giữa các tầng, đó là: a) Tầng đối lưu: Tầng đối lưu được tính từ mặt đất lan tới độ cao trung bìnhkhoảng 10 km. Độ cao của đỉnh tầng đối lưu thay đổi theo vĩ độ: ở vùng vĩ độ thấp cóthể là 16 km đến 17 km, ở vùng vĩ độ cao có thể là 6 km đến 8 km. Đặc trưng cơ bảncủa tầng đối lưu là: + Nhiệt độ không khí giảm liên tục theo độ cao, trung bình trong toàn bộ tầngcứ lên cao 100 m thì nhiệt độ không khí giảm đi là 0,6oC (γ = 0,6oC/100 m). Đến lớpđối lưu hạn - lớp chuyển tiếp giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu (ở độ cao trung bìnhkhoảng từ 10 km đến 11 km) thì nhiệt độ không khí chỉ còn khoảng −80oC đến −70oC. + Không khí luôn luôn xáo trộn trong toàn bộ tầng và là nơi chịu ảnh hưởngtrực tiếp của mặt đất, là nơi phát sinh, tồn tại và phát triển các hiện tượng thời tiết nhưmưa, tuyết, gió xoáy, bão giông... + Mật độ không khí trong tầng dày đặc, trọng lượng không khí của toàn bộ tầngchiếm khoảng 3/4 trọng lượng khí quyển; nơi đây tập trung hầu như toàn bộ hơi nước cótrong khí quyển. b) Tầng bình lưu: Tầng bình lưu được tính từ độ cao trung bình khoảng từ 11 kmlan đến 50 km. Đặc điểm cơ bản của tầng bình lưu là: + Nhiệt độ không khí ở dưới thấp tăng hoặc không đổi theo độ cao, lên đến độcao khoảng 35 km nhiệt độ không khí tăng nhanh theo độ cao và đến lớp bình lưu hạn- lớp chuyển tiếp giữa tầng bình lưu và tầng trung quyển (độ cao trung bình khoảng từ50 km đến 55 km) nhiệt độ không khí xấp xỉ 0oC. Sự tăng nhiệt độ không khí ở đây làdo quá trình hấp thụ bức xạ mặt trời của O3 ở các độ cao đó. + Khác hẳn với tầng đối lưu, trong tầng bình lưu không có sự phát triển mạnhcủa không khí theo chiều thẳng đứng, sự xáo trộn của không khí hầu như không đángkể. c) Tầng trung quyển: Tầng trung quyển được tính từ độ cao trung bình khoảng từ55 km lan đến 80 km. Đặc điểm cơ bản của tầng trung quyển là: Nhiệt độ của khôngkhí giảm liên tục theo độ cao. Đến lớp trung quyển hạn - lớp chuyển tiếp giữa tầngtrung quyển và tầng nhiệt quyển (độ cao trung bình khoảng từ 80 km đến 85 km) nhiệtđộ không khí chỉ còn khoảng −50oC (vào mùa hè) và −70oC (vào mùa đông). Biếntrình năm của nhiệt độ không khí thể hiện khá rõ rệt với biên độ lớn hơn 10oC. d) Tầng nhiệt quyển: Tầng nhiệt quyển được tính từ độ cao trung bình khoảng từ85 km lan đến 500 km. Đặc điểm cơ bản của tầng nhiệt quyển là: Nhiệt độ của khôngkhí tăng liên tục theo độ cao. Nguyên nhân của sự tăng nhiệt độ này là do sự hấp thụtia bức xạ mặt trời ở các dải bước sóng λ ≤ 0,175 μ của Oxy để phân huỷ thành Oxynguyên tử. e) Tầng ngoại quyển: Tầng ngoại quyển (quyển exdo) bắt đầu từ độ cao trên 500km. Đặc điểm cơ bản của tầng ngoại quyển là: Nhiệt độ không khí tăng chậm rồikhông tăng theo độ cao, giá trị trung bình của nó đạt xấp xỉ 1500oK. Nơi đây, nhất là ởphần trên của tầng ngoại ...